Способ регулирования теплового потока излучения в процессе обогрева сельскохозяйственных животных и устройство для его осуществления

 

Использование: в сельском хозяйстве, в промышленном животноводстве, при создании , испытаниях и эксплуатации локальных обогревателей поголовья сельскохозяйственных животных, при автоматическом управлении режимом их работы по величине удельной тепловой мощности от источника обогрева, приходящейся на единицу поверхности тела обогреваемого животного или птицы в сельскохозяйственных производственных помещениях. Сущность изобретения: позволяет контролировать и управлять тепловым потоком при. обогреве животных и при измерении диаграмм направленности лучистых обогревателей 15. Способ включает размещение имитационной модели 1 животного в зоне обогрева животных,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 09 В 23/36, 23/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

О

° Ь (А) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4916965/15 (22) 14.01,91 (46) 07.03.93. Бюл. М 9 (75) А, В.Дубровин (56) Авторское свидетельство СССР

t4 1604296, кл. А 01 К 29/00, 1987, (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ

ОБОГРЕВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

ЖИВОТНЫХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в сельском хозяйстве, в промышленном животноводстве, при создании, испытаниях и эксплуатации локальных

„„5U„„1800473 А1 обогревателей поголовья сельскохозяйственных животных, при автоматическом управлении режимом их работы по величине удельной тепловой мощности от источника обогрева, приходящейся на единицу поверхности тела обогреваемого животного или птицы в сельскохозяйственных производственных помещениях, Сущность изобретения: позволяет контролировать и управлять тепловым потоком при обогреве животных и при измерении диаграмм направленности лучистых обогревателей 15. Способ включа-. ет размещение имитационной модели 1 животного в зоне обогрева животных, 1800473 внутренний нагрев модели нагревателем 2, измерение температуры поверхности модели датчиком 3, измерение температуры воздуха датчиком 4 и регулирование режима обогрева зоны обитания животных нагревателем 15. При этом в процессе эксплуатации выключают обогрев зоны с животными, запоминают значения мощности внутреннего нагрева модели 1 и температуры поверхности имитационной модели животного и температуры воздуха, вычисляют коэффициент теплопередачи имитационной модели 1 жиИзобретение относится к сельскому хозяйству и может найти применение при создании обогревателей поголовья животных с лучистой или кондуктивной теплопередачей с рациональными электрическими параметрами для обогрева животных и птиц, а также при управлении тепловым режимом инфракрасного или контактного обогрева поголовья по нормируемой зоотехнологией величине теплового потока в зоне обогрева в производственных сельскохозяйственных помещениях.

Целью изобретения является повышение эффективности регулирования режима обогрева путем повышения точности измерения лучистого теплового потока, падающего на поверхности тела животных, а также расширение функциональных возможностей имитационной модели животного при применении ее для измерения и управления тепловым потоком в зоне лучистого или кондуктивного обогрева сельскохозяйственных животных, Указанная цель достигается способом, включающим расположение имитационной модели животного в зоне обитания животных, внутренний нагрев имитационной модели животного, измерение температуры поверхности последней и воздуха в зоне обитания животных, и регулирование теплового потока излучения в зоне обитания животных, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности регулирования режима обогрева путем повышения точности измерения лучистого теплового потока, падающего на поверхность тела животных, задают значение мощности внутреннего нагрева имитационной модели животного и площади термочувствительной части последней и при отсутствии обогрева зоны обитания животных и при наличии внутреннего нагрева имитационной модели животного, определяют значение суммарного вотного первым вычислительным блоком 11. затем включают обогрев зоны с животными, выключают величину теплового потока Е вторым вычислительным блоком 13 по данным измерений и вычислений, задают требуемое значение теплового потока, сравнивают его с вычисленной величиной и по результатам сравнения корректируют обогрев зоны обитания животных. Кроме того, в устройство введены блок 8 переключения, элементы памяти

9, 10, 11, задатчики 5, 6, 7 значения константы и блок 16 индикации. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 3 ил. коэффициента теплопередачи имитационной модели животного где ag — суммарный коэффициент теплопередачи термочувствительной части поверхности имитационной модели животного, Вт/м т — температура поверхности имитационной модели животного при наличии ее внутреннего нагрева и при отсутствии внешнего обогрева зоны обитания животных, С;

tb — температура воздуха в зоне обитания животных при отсутствии ее обогрева, ОС

20 Qg — мощность внутреннего нагрева имитационной модели животного, Вт;

S< — площадь поверхности термочувствительной части поверхности имитационной модели животного, м, 25 затем задают требуемое значение теплового потока в зоне обитания животных, при отсутствии внутреннего нагрева имитационной модели животного и наличии обогрева зоны обитания животных определяют

30 текущее значение теплового потока излучения в зоне обитания животных а т — сь )

35 где Š— тепловой поток излучения или инфракрасная облученность поверхности имитационной модели и тела животного, Вт/м

e< — коэффициент поглощения теплового излучения поверхности модели, отн.ед;

40 tя — темпеРатУРа повеРхности имитационной модели животного при отсутствии ее внутреннего нагрева и при наличии обогрева зоны обитания животных, ОС;

1800473 сь — температура воздуха в зоне обогрева животных, С, и корректируют величину теплового потока излучения в зоне обитания животного до момента равенства требуемого и текущего 5 значений этого параметра.

Цель изобретения достигается тем, что предложено устройство, включающее снабженную внутренним нагревателем имитационную модель животного, обогреватель 10 зоны обитания животных, датчик температуры поверхности имитационной модели животного и воздуха в зоне обитания животных, выходы которых соединены с первым и вторым входами первого вычислительного 15 блока, подключенного выходом к первому входу блока регулирования, второй вход которого связан с выходом первого задатчика, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности регулирования путем повы- 20 шения точности измерения лучистого теплового потока, падающего на поверхность тела животных, оно снабжено вторыми вычислительным блоком и задатчиком, блоком индикации, тремя элементами памяти и 25 блоком переключения, при этом выход второго задатчика через первую контактную группу блока переключения подключен к входу внутреннего нагревателя имитационной модели животного и через первый эле- 30 мент памяти к первому входу второго вычислительного блока, второй и третий входы которого через соответственно вторую и третью группы контактов блока переключения связанй с выходами дат- 35 чиков соответственно температуры воздуха в зоне обитания животных и температуры поверхности имитационной модели животного, четвертый вход соединен с выходом третьего задатчика, а выход подклю- 40 чен к третьему входу первого вычислительного блока, причем выход последнего связан с входом блока имитации, а вход нагревателя зоны обитания животного соединен с выходом блока регулирова- 45 ния.

Цель изобретения достигается также тем, что первый вычислительный блок включает первые элементы вычитания, умноже- 50 ния и деления, причем первым входом первого вычислительного блока является первый вход первого элемента деления, вторым и третьим входами — входы первого элемента вычитания, а четвертым входом — 55 первый вход первого элемента деления, второй вход которого соединен с выходом первого элемента вычитания, а выход подключен ко второму входу первого элемента деления, при этом выход последнего является выходом первого вычислительного блока.

Достижение цели изобретения обеспечивается также тем, что второй вычислительный блок содержит вторые элементы вычитания, умножения и деления, причем первым и вторым входами второго вычислительного блока являются входы второго элемента вычитания, а третьим входом— первый вход второго элемента умножения, второй. вход которого связан с выходом второго элемента вычитания, а выход- подключен к входу второго элемента деления, при этом выход последнего является выходом второго вычислительного блока.

На фиг. 1 графически изображена зависимость температуры поверхности имитационной модели животного от мощности ее внутреннего нагрева при различных температурах воздуха в климатической камере; на фиг. 2 — схема устройства; на фиг. 3 — схема первого и второго вычислительных блоков.

Способ осуществляется следующим образом.

Имитационную модель животного устанавливают в зоне обогрева животных и выключают источник теплоты инфракрасного или контактного типа, т.е. с лучистой или кондуктивной теплопередачей. Задавая величину мощности внутреннего нагрева имитационной модели животного и измеряя ее температуру поверхности и регистрируя при этом температуру окружающего воздуХЭ, CTPGSIT ЗавиСимОСть Вида Zg = f(Qg, tb ), из которой известными аналитическими приемами определяют величину суммарного коэффициента теплопередачи термочувствительной части поверхности имитационной модели животного:

1 (с с а Qg

Поскольку процесс теплопередачи имеет линейный характер зависимости тц от

Qg при различных tb (фиг.1), то достаточно одного измерения, результаты которого в соответствии со способом запоминаются и обеспечивают постоянное значение величины а для данного помещения и данной конструкции имитационной модели животного, Затем включается обогреватель зоны с животными, и одновременно отключается нагрев имитационной модели животного, которая становится датчиком тепловОго потока от обогревателя, например, датчиком инфракрасной облученности поверхности имитируемого животного. Изменяется (увеличивается при источнике теплоты и умень1800473 шается при поглотителе теплоты) температура поверхности имитационной модели животного. Изменяется в зоне обогрева, либо остается на прежнем уровне температура окружающего воздуха. По этим полученным измеренным значениям и вычислительной величине суммарного коэффициента теплопередачи вычисляется величина теплового потока в зоне обогрева.

В случае инфракрасного источника теплоты это будет интегральная величина инфракрасной облученности термочувствительной поверхности имитационной модели животного, или инфракрасной облученности поверхности тела животного. Сравнивая полученное значение с заданным, осуществляют коррекцию режима обогрева зоны с животного по величине теплового потока, что имеет существенное значение при замене одних источников на другие, которые отличаются от первых, например, длиной волны излучения, или спектральным распределением мощности излучения и соответственно по-другому влияют на тепловоспринимающую способность поверхности тела животного.

Таким образом, способ позволяет осуществлять рациональный обогрев животных в соответствии с их эоотехнологическими и физиологическими особенностями по отношению к характеристикам теплового потока как при интенсивности, так и по качеству.

В основу теоретического обоснования проведения специальной градуировки чувствительного к излучению измерительного элемента, т.е. создания имитационной модели животного положены следующие. положения,.

В поле инфракрасного излучения (от одного или нескольких радиационных источников) по поверхности имитационной модели животного площадью Sg устанавливается некоторое распределение плотности падающего потока q (S), При этом поглощенная мощность ИК-излучения имитационной моделью животного будет равна

Опогл = g fs q(S) S

39 где я — коэффициент поглощения ИК-излуения поверхностью имитационной модели животного, Поглощенная мощность ИК-излучения приведет к повышению температуры ее поверхности до некоторой величины, определяемой равновесным состоянием теплообмена за счет конвекции и излучения с окружающей средой. Это равновесное состояние теплообмена имитационной модели животного для рассматриваемого случая описывается следующим уравнением теплового баланса:

5 е, 1 q(S)dS = (ал + n)(ваяя,)бЯ, где ал, а — коэффициент теплоотдачи излучением и конвекцией.

Поскольку в силу выбираемой по возможно10 сти линейной зависимости сопротивления чувствительного элемента имитационной модели животного от температуры его показания в рассматриваемой ситуации будут соответствовать некоторой равновесной усредненной температуре поверхности имитационной модели животного

1, я

Я

20 то с учетом этой величины zg тепловой баланс имитационной модели животного может быть записан в терминах средних величин

25 g ЧЯя=(n+a (tgtb) S

Этому же уравнению соответствует тепловой баланс имитационной модели животного, если с помощью ее внутреннего нагревателя выделить электрическую мощность, равную по величине левому члену уравнения теплового баланса, т.е.

0 = eg qSg, Вт.

Таким образом, выделяя необходимую мощность во внутреннем нагревателе имитационной модели животного, замеряя установившуюся температуру ее поверхности при определенной температуре воздуха tb =

=tbsp, проводят градуировку, приведенную на фиг. 1.

Как видно из фиг.1, полученные зависи45 мости тц = 1(0 ь) имеют линейный характер, и параллельйы друг другудля разных1ь.

Характер полученных зависимостей позволил искать функцию tg = f(Q, tb) в следующем виде

50 тц =,ть+ kQg.

На примере имитационного моделирования для случая суточного цыпленка, пред55 ставленного цилиндром, вычисленное значение коэффициента линейной корреляции К = 4,75 обеспечило аппроксимацию экспериментальных данных с погрешностью, не превышающей+ 1,2 В соответствии с изложенной методикой получена

1800473

10 следующая тарировочная зависимость температуры поверхности имитационной модели цыпленка от средней плотности падающего излучения (р, Вт/м )

rg = ь+ 0,0986q, С.

При дальнейшем исследовании функционального датчика в режиме измерения средних (по цилиндру) величин облученности применяли формулу:

Е= -Я вЂ”,Вт/м.

0,0986

Таким образом, применяя имитационную модель в пассивном режиме ее работы и заранее градуируя ее по условию равенства поглощенной и отданной мощности при постоянной температуре ее поверхности, можно как измерить диаграмму направленности излучателя по его тепловому потоку, так и получить статическую характеристику обогревателя именно моделируемых сельскохозяйственных животных для управления их обогревом.

Устройство (фиг.2) для осуществления способа содержит имитационную модель 1 животного с внутренним нагревателем 2, датчик 3 температуры поверхности имитационной модели животного, датчик 4 температуры воздуха, первый 5, второй 6 и третий

7 задатчики значения константы 5, 6, 7, ключ

8 с первой, второй, третьей и четвертой группами контактов 8-1, 8-2, 8-3, 8-4, первый

9, второй 10 и третий 11 элементы памяти, первый 12 и второй 13 вычислительные блокии, регулятор 14 с подкл ючен н ыми соответственно к его выходу и к его первому и второму входам обогревателем 15, блоком

16 индикации и третьим задатчиком константы 7, причем вход внутреннего нагревателя 2 соединен через первую группу контактов 8-1 ключа 8 с выходом первого задатчика значения константы 5 и через первый элемент памяти 9 — с первым входом первого вычислительного блока 12, выход датчика 4 температуры воздуха соединен с вторым входом второго вычислительного блока 13 и через последовательное соединение второй группы контактов 8-2 ключа 8 и второго элемента памяти 10 — с вторым входом первого вычислительного блока 12, выход датчика 3 температуры поверхности имитационной модели животного соединен с первым входом второго вычислительного блока 13 и через последовательное соединение третьей группы контактов 8-3 ключа 8 и третьего элемента памяти 11 — с третьим входом первого вычислительного блока 12, четвертый вход которого подключен к выходу второго задатчика 6 значения константы, а выход — к третьему входу второго вычисли5 тельного блока 13, выход которого соединен с первым входом регулятора 14, выход которого соединен с обогревателем 16 через четвертую группу контактов 8-4 ключа 8.

Первый вычислительный блок 12 (фиг,3)

10 содержит первый элемент 17 вычитания, первый элемент 18 умножения и элемент 19 деления, причем первый и второй входы и выход первого элемента 17 вычитания подключены соответственно к второму и треть15 ему входам первого вычислительного блока

12 и первому входу первого элемента 18 умножения, второй вход и выход которого соединены соответственно с четвертым входом первого вычислительного блока 12 и с

20 вторым входом элемента 19 деления, первый вход и выход которого являются соответственно первым входом и выходом первого вычислительного блока 12.

Второй вычислительный блок 13 (фиг,3) содержит второй элемент 20 вычитания и второй элемент 21 умножения, причем первый и второй входы и выход первого элемента 20 вычитания соединены соответственно

30 с первым и вторым входами второго вычислительного блока 13 и с первым входом второго элемента 21 умножения, второй вход и выход которого являются соответственно третьим входом и выходом второго вычисли35 тельного блока 13.

Позицией 22 означен второй элемент деления с постоянным коэффициентом деления, равным по величине Е .

Устройство для осуществления способа

40 работает следующим образом.

Задатчик 5 задает мощность внутреннего нагрева имитационной моделиживотного

Qg в отсутствие обогрева. Величина этой мощности Qg есть константа, запоминаемая в первом элементе памяти 9 и используемая в дальнейшем для расчета суммарного коэффициента теплопередачи ад по первой из математических зависимостей в формуле изобретения, Задатчик 6 задает величину площади поверхности термочувствительной части поверхности имитационной модели животного

Sg для использования ее в расчете я по той же математической зависимости. Аналогичную функцию умножения на Sg можно осуществить в устройстве также, например, делителем на выходе первого вычислительного блока 12.

Задатчик 7 (третий задатчик значения константы) предназначен для задания тре1800473

12 буемого по технологии содержания животных теплового лучистого потока в зоне обогрева. Его величина выбирается из соображений обеспечения животному условий теплового комфорта и, соответственно, наибольшей при всех прочих равных условиях, продуктивности. Например, инфракрасная облученность в первые дни жизни молодняка птицы, поросят должна составлять примерно 250 Вт/м при температуре г воздуха порядка +280 С. К третьей — четвертой неделе выращивания молодняка почти всех видов животных и птиц инфракрасный обогрев прекращают, и включают его при явном снижении температуры воздуха зао метно ниже величин около+20 С.

При определении суммарного коэффициента теплопередачи ключ 8 устанавливается в такое положение, что замыкаются первая, вторая и третья группы его контактов

8-1, 8-2, 8-3, а четвертая группа контактов 8-4 ключа 8 размыкается. Обогреватель 15 отключается от выхода регулятора 14, Запоминаются значения сигналов с выходов первого задатчика 5 значения константы, датчика 3 температуры поверхности имитационной модели 1 животного, датчика 4 температуры воздуха в элементах памяти 9, 10, 11, которые могут быть выполнены, например, в виде пиковых детекторов в случае аналогового построения схемы устройства.

Первый вычислительный блок 12 формирует величину суммарного коэффициента теплопередачи. Величина теплового потока изнутри имитационной модели 1 животного от ее внутреннего нагревателя 2 в окружающее ее пространство индицируется в блоке 16 индикации, поскольку она вычисляется во втором вычислительном блоке 13 по сформированному сигналу и по измеряемому выходным сигналам датчиков 3 и 4 температуры воздуха и поверхности имитационной модели 1 животного.

При измерении величины теплового потока от обогревателя 15 и при управлении режимом обогрева животных по этой величине ключ 8 устанавливается в другое положение, размыкаются первая, вторая и третья группы его контактов 8-1, 8-2, 8-3, а четвертая группа контактов 8-4 ключа 8 замыкается. Внутренний нагрев имитационной модели 1 животного прекращается, т.к, отключается от внутреннего нагревателя 2 первый задатчик 5 значения константы, и включается обогреватель 15, т,к. он подключается к выходу регулятора 14. Значение суммарного коэффициента теплопередачи на выходе первого вычислительного блока 12 не изменяется, поскольку на его выходы продолжают подаваться ранее запомненные в элементах памяти 9, 10, 11 значения сигналов, а выходы датчиков 4 и 3 температуры воздуха и поверхности имитационной модели 1 животного в указанном режиме отклю5 чаются от входов элементов памяти 9, 10, 11.

Второй вычислительный блок 13 формирует величину теплового потока от обогревателя

15 к имитационной модели 1 животного и соответственно к животным в зоне обогрева.

10 Заданный технологией режим обогрева животных по величине теплового потока обеспечивается регулятором 14 и индицируется блоком 16 индикации.

Блок 14 регулирования содержит извест15 ный элемент регулирования.

В случае, если для некоторой температуры воздуха tb oïðåäåëåíû Pg, Qg, Qg, после чего измеряется текущее значение Ег а задано в задатчике 7 значение Еэ, то блок регули20 рования 14 сравнивает Е и Еэ, в случае отличия изменяет инфракрасную облученность до такой величины, что Е = E>. При этом тц приобретает некоторое установившееся значение tg1 . В зоне обогрева достигнуто

25 заданное значение теплового потока Ез.

Теперь пусть в зоне обогрева изменилась (увеличилась) tb до величины tb1. Установившееся состояние Е = E будет достигнуто

0 при новом значении температуры поверхноСти 7ц, причвм rgp > Хц1

Ез 8g ц1 = тЬо+

35 т 2 — — tb1 + Езg

Отсюда рц1 tbo = egg - tb1;

40 ц2- t g1 = tb1 — tba, следовательно,Лтц = Л1ь, т.е. изменение температуры воздуха tb приводит к точно такому же изменению температуры поверхности tцмодели 1 при автоматическом под45 держании заданной инфракрасной облученности Ез в зоне обогрева. Ясно, что поддержание Е = Ез при изменениях tb ведет к изменениям теплового состояния обогреваемых животных, 50 Если изменилась (увеличилась) скорость движения воздуха Чь в зоне обогрева, то изменяется (уменьшается) tg . Разность (tg

- tb) уменьшается, уменьшается вычисленное значение Е.

55 Блок 14 регулирования увеличивает лучистый обогрев зоны с животными. В результате достигается формальное равенство Е =

=Еэ, однако действительное значение теплового потока от обогревателя отличается от заданного Eç, поскольку произошло аоздей13

1800473 ствие на устройство не предусмотренного в его измерительной системе охлаждающего фактора Vb (в устройстве нет датчика скорости движения воздуха), Следовательно, если в задатчике 7 зада- 5 ется просто величина лучистого теплового потока, то она автоматически поддерживается устройством при колебаниях температуры воздуха, а в условиях колебаний скорости движения воздуха инфракрасная облучен- 10 ность измеряется и регулируется с ошибкой, если не производится соответствующая коррекция суммарного коэффициента теплопередачи.

Поэтому, если скорость ветра измени- "5 лась, следует включить режим контроля а .

Например, увеличение Vb воспринимается моделью 1 как снижение tb до tbx, поскольку облегчаются условия конвективного теплообмена, Достигнуть прежнего контрольного 20 значения температуры поверхности т

= t< модели 1 удается уже при большем значении мощности внутреннего нагрева Q<".

Возрастет и суммарный коэффициенттеплопередачи а за сет роста.его конвективной 25 составляющей, После проведения градуировки устройства при новом установившемся значении скорости движения воздуха оно может автоматически поддерживать уровень инфракрасной облученности независимо от 30 температуры воздуха.

Таким образом, блок 14 регулирования позволяет автоматически поддерживать заданное значение лучистого теплового потока от обогревателя к животным независимо от 35 температуры воздуха в зоне обогрева, а в случае изменений скорости ветра необходимо производить периодическую с периодом изменений скорости ветра коррекцию величины суммарного коэффициента теплоотда- 40 чи для обеспечения автоматического поддержания блоком 14 регулирования заданного теплового потока.

Известно, что точное поддержание постоянного уровня теплового излучения в 45 процессе развития животных и птиц имеет очень важное значение при исследованиях влияния этого фактора окружающей среды на продуктивность животных и птиц в зоотронах. Поэтому операция регулирования 50 способа, реализуемая блоком 14 устройства, имеет целью прежде всего не создание животному комфортных тепловых условий, а лишь автоматическое поддержание заданного технологией значения теплового лучи- 55 стого потока в зоне обогрева.

Очевидно, что устройство позволяет одновременно выполнять функцию измерения пространственной диаграммы направленности теплового излучения от инфракрасн обогревателя в зоне обогрева животных путем простого перемещения имитационной модели животного по площади зоны обогрева на уровне размещения обогреваемых животных, При этом следует установить уровень выходной мощности блока 14 регулирования постоянным, т.е, отключить выход второго вычислительного блока 13 от управляющего первого входа блока 14 регулирования, иначе во всех местах установки имитационной модели животного будет зафиксирован блоком 16 индикации тепловой поток одинаковой заданной интенсивности.

Первый и второй вычислительные блоки

12 и 13 работают следующим образом, Первый вычислительный блок 12 функционирует по зависимости а Bm (zg — 4 ) Sg м . град

На второй и третий входы первого вычислительного блока 12 подаются сигналы температуры воздуха и температуры поверхности имитационной модели 1 животного в режиме отсутствия лучистого или контактного обогрева зоны с животными. На выходе первого элемента 17 вычитания формируется сигнал их разности, который затем умножается в первом элементе умножения 18 на сигнал площади поверхности термочувствительной части поверхности имитационной модели 1 животного, Полученное произведение является делителем для сигнала мощности внутреннего нагрева имитационной модели животного 1, и на выходе элемента

19 деления получается искомый сигнал соответствия суммарного коэффициенту теплопередачи, который подается на третий вход второго вычислительного блока 13.

Второй вычислительный блок 13 функционирует по зависимости

Е =- - — —, —, Второй элемент умножения 21 формирует на своем выходе числитель этой зависимости, второй элемент деления 22 осуществляет деление числителя на постоянную величинуе

На вход блока 12, который связан с датчиком 3 через третий элемент памяти 11 и последовательно соединенный контакт 8-3 ключа 8 подаются в разных режимах работы устройства разные величины температуры поверхности имитационной модели 1 животного. В одном режиме, режиме определения суммарного коэффициента теплоотдачи ро, вто температура поверхности имитаци15

1800473

5

10 ав(та — ть1

30

35.тения способа, Поэтому и в устройство по

Таким образом, на вход блока 12 поступает либо величина тоц в режиме контроля ац, либо величина tg в режиме измерения

Е, На вход же блока 13 всегда поступает информация о текущем значении температуры поверхности имитационной модели 1 животного, т,е, с выхода датчика 3, причем независимо от того, изнутри или снаружи 55 нагревается модель 1. В первом случае тд = гц, и численно индицируется величина теплового потока от модели в окружающую среду Е =, а во втором zg,- Fцg, и Е =

Qg 9 уц онной модели животного при наличии ее внутреннего нагрева и при отсутствии внешнего обогрева зоны с животными, т.е. величина год . В этом режиме ключ 8-3 замкнут, и в блок 12 подается выходной сигнал датчика

3 от модели 1, нагреваемой изнутри и не обогреваемой снаружи, Сигнал хдо одновременно запоминается в третьем элементе памяти 11 для обеспечения последующего поддержания на входе блока 12 вычисленной величины ац

В режиме присутствия лучистого или контактного обогрева зоны с животными величина температуры поверхности имитационной модели животного 1 сильно зависит от величины теплового потока от обогревателя

15 зоны с животными. Поэтому результат умножения разности температуры поверхности имитационной модели животного и температуры воздуха, формируемой вторым элементом 20 вычитания, на суммарный коэффициент теплопередачи на выходе второr0 элемента 21 умножения характеризует количественные изменения теплового потока от обогревателя 15, воспринимаемого имитационной моделью 1 животного с определенным самим устройством суммарным коэффициентом теплопередачи термочувствительной части ее термочувствительной поверхности. Поэтому на выходе второго вычислительного блока 13 формируется результат вычисления теплового потока в зоне обогрева животных.

Во втором режиме, режиме вычисления инфракрасной облученности Е, ключ 8-3 размыкается, и новый сигнал гц температуры поверхности имитационной модели животного без ее внутреннего нагрева в условиях обогрева зоны с животными уже не может повлиять на ранее полученный результат вычисления суммарного коэффициента теплопередачи ац, поскольку при произвольном тепловом потоке к животному Е вполне допустимо и практически бывает, что tg = Fд g.

Я: гц — Ь, как и предусмотрено по предЯц лагаемому способу.

На вход второго элемента 22 деления (делителя) поступает с выхода второго элемента 21 умножения сигнал произведения величиной ац (tg — tb ). На выходе делителя

22 формируется сигнал результата деления величиной ац (гц — tb )/ яц., который в соответствии с математической зависимостью в заявляемой формуле изобретения является инфракрасной облученностью, создаваемой на поверхности обогреваемого физического объекта.

Для идеального "абсолютно черного тела" /ец = 1, т.е. вся падающая на поверхность тела лучистая тепловая энергия поглощается поверхностью тела. В этом случае инфракрасная облученность Е, создаваемая источником лучистого обогрева на поверхности тела, равна по величине интегральному тепловому потоку через единицу теплочувствительной поверхности Eoorn, т.е.

Е = Eoorn, и нет необходимости в операции деления на eg т.е. не нужен делитель 22.

Однако на практике часть падающего лучистого теплового потока всегда отражается от поверхности тела, т.е. Е > Eoorn, всегда, точнее Евой = ядЕ, или Е = (Елогл/ eg ), как это и предусмотрено формулой изобреспособу необходимо ввести делитель (второй элемент деления) 22.

Таким образом, устройство позволяет измерять и автоматически управляет величиной теплового потока от обогревателя к животным, в том числе трудно поддающейся прямому измерению инфракрасной облученностью, причем достигается это в терминах не тривиальной плоской облученности, а в единицах, связанных с характеристиками поверхности самого животного, поскольку в устройстве используется его имитационная модель.

Устройство может быть использовано для автоматического поддержания уровня инфракрасной облученности объемных тел как живого, так и неживого происхождения, например, при управлении режимом инфракрасной сушки люминофоров, наносимых на поверхность кинескопа телевизионного приемника в заводских условиях. Возможно использование как эталона при проверках и настройках параметров серийно производимых имитационных моделей животного (датчиков ощущаемой животными темпера17

1800473

18 туры помещения) для приборов экспрессконтроля уровня теплового комфорта окружающей среды обитания.

Формула изобретения

1. Способ регулирования теплового по.:тока излучения в процессе обогрева сельскохозяйственных животных, включающий расположение имитационной модели в зоне обитания животных, внутренний нагрев имитационной модели, измерение температуры поверхности последней и воздуха в зоне обитания животных, и регулирование теплового потока излучения в зоне обитания животных, отл и ч а ю щи и с ятем, что, с целью повышения эффективности регулирования режима обогрева путем повышения точности измерения лучистого теплового потока, падающего на поверхность тела животных, задают значение мощности внутреннего нагрева имитационной модели животного и площади термочувствительной части последней и при отсутствии обогрева зоны обитания животных и наличие внутреннего нагрева имитационной модели определяют значение суммарного коэффициента теплопередачи имитационной модели а—

Q (dg tg) Sg где а — суммарный коэффициент теплопередачи термочувствительной части поверхности имитационной модели животного, Втlм ОС; т — температура поверхности имитационной модели животного при наличии ее внутреннего нагрева и при отсутствии внешнего обогрева зоны обитания животных, С;

tb — температура воздуха в зоне обитания животных при отсутствии ее обогрева, ОС

Qg — мощность внутреннего нагрева имитационной модели животного, Вт;

Sg — площадь поверхности термочувствительной части повеухности имитационной модели животного, м . затем задают требуемое значение теплового потока в зоне обитания животных при отсутствии внутреннего нагрева имитационной модели животного и наличии обогрева зоны обитания животных и определяют текущее значение теплового потока излучения в зоне обитания животных ау (tg — сь )

Е— где Š— тепловой поток излучения или инфракрасная облученность поверхности имитационной модели и тела животного, Вт/м;

eg — коэффициент поглощения теплового излучения поверхностью модели, отн.ед.;

zg — температура поверхности имитационной модели животного при отсутствии ее внутреннего нагрева и при наличии обогрева зоны обитания животных, С;

"0 tb — твмпература воздуха в зоне обогрева животных, С, и корректируют величину теплового потока излучения в зоне обитания животного до момента равенства требуемого и текущего зна"5 чений этого параметра.

2. Устройство регулирования теплового потока излучения в процессе обогрева сельскохозяйственных животных, включающее снабженную внутренним нагревателем ими20 тационную модель животного, нагреватель зоны обитания животных, датчик температуры поверхности имитационной модели и воздуха в зоне обитания животных, выходы которых соединены с первым и вторым вхо25 дами первого вычислительного блока, подключенного выходом к первому входу блока регулирования, второй вход которого связан с выходом первого задатчика, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения эффективности путем повышения точности измерения лучистого геплового потока, подающего на поверхность тела животных, оно снабжено вторыми вычислительным и блоком и задатчиком, блоком индикации, тремя

35 элементами памяти и блоком переключения, при этом выход второго задатчика через первую контактную группу блока переключения подключен к входу внутреннего нагревателя имитационной модели животного и через

40 первый элемент памяти к первому входу второго вычислительного блока, второй и третий входы которого через соответственно вторую и третью группы контактов блока переключения связаны с выходами датчиков

45 соответственно температуры воздуха в зоне обитания животных и температуры поверхности имитационной модели животного, четвертый вход соединен с выходом третьего задатчика, а выход — подключен к третьему

50 входу первого вычислительного блока, причем выход последнего связан с входом блока индикации, а вход нагревателя эоны обитания животного соединен с выходом блока регулирования.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что первый вычислительный блок включает первые элементы вычитания, умножения и деления, причем первым входом первого вычислительного блока является первый вход первого элемента деления, вторым и треть20

1800473

19 чч

I !

55 им входами — входы первого элемента вычитания, а четвертым входом — первый вход первого элемента деления, второй вход которого соединен с выходом первого элемента вычитания, а выход подключен к второму входу первого элемента деления, при этом выход последнего является выходом первого вычислительного блока.

4, Устройство по пп. 2 и 3, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что второй вычислительный блок содержит вторые элементы вычитания, умножения и деления, причем первым и вторым входами второго вычислительного блока, являются входы второго элемента вы5 читания, а третьим входом -- первый вход второго элемента умножения, второй вход которого связан с выходом второго элемента вычитания, а выход подключен к входу второго элемента деления, при этом выход по10 следнего является выходом второго вычислительного блока.

1800473

Г 15

/ !

? л ( (Составитель А.Дубровин

Техред М.Моргентал Корректор А Мотыль

Редактор Б. Федотов

Заказ 1166 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101